近常压光电子能谱实验站气压可从超高真空到20 mbar，样品温度69-2000 K，空间分辨能力优于2.8 μm。实验站可以实现样品的原位处理，包括氩离子刻蚀和真空（气氛）退火，并有低能电子衍射进行表征。除可以在加电气氛条件下测量光电子能谱外，实验站还可以进行共振俄歇吸收谱（mRAS）和全电子产额吸收谱(TEY)的测试。

光电子能谱是一门探测材料表面化学组成和电子结构的实验技术。它利用X射线激发材料中的电子，通过分析出射光电子的动能和动量获取材料表面化学组成和电子结构等信息。当光电子的动能为几个电子伏特到几千个电子伏特时，光电子的非弹性碰撞平均自由程（inelastic mean free path，IMFP）为几个埃到几十个埃，仅为几个到几十个原子层的厚度。这就决定了光电子能谱是一项表面灵敏的探测技术，它的特点促使光电子能谱实验站技术在表面科学，催化机理以及环境科学等领域拥有广泛的应用。电子和物质之间具有很高的作用截面（cross section），导致电子在气氛中的飞行距离非常短。因此，光电子能谱实验需要在超高真空的环境中开展。这项技术在实际气氛环境的中应用就受到很大的限制。然而，在很多研究领域中，材料或者器件都是在实际的气氛中使用或者工作的。我们在超高真空的环境中利用光电子能谱得到的材料或者器件表面的信息能否反映气氛中工作状态下表面化学组成和电子态的信息就无法确定，往往会得到错误的信息，误导研究人员。这就是表面科学中经常提到的压力鸿沟（pressure gap）。为了克服压力鸿沟，新的实验技术和方法被提出。其中就包括近常压光电子能谱，目前近常压光电子能谱实验技术的发展可以允许样品在毫巴（millibar，mbar）压力的气氛中进行。这一先进的实验技术给研究者机会去研究材料或者器件在真实反应气氛中表面的状态。

近常压光电子能谱是在传统的基于超高真空技术的光电子能谱技术上发展而来的。根据“基于上海同步辐射光源的能源环境新材料原位电子结构综合研究平台（SiP·ME2）研制”的项目计划，我们在上海光源02B线建设完成一个新的近常压光电子能谱实验站。02B光束线是一条弯铁线，光子能量范围40 - 2000 eV。实验站配备Scienta Omicron生产的HiPP-3电子能量分析器，该分析器具有空间分辨能力。整个实验站的光电子能谱实验可以在超高真空到近常压的条件下开展，并保持很高的能量分辨率。测试表明，实验站的最高工作压力可以达到20 mbar。对比国际上同类近常压光电子能谱设备，该系统的空间分辨率为7.5 μm，是目前基于同步辐射的近常压光电子能谱仪的最高空间分辨率。

 

光进光出实验站可以对样品进行全电子产额吸收谱（TEY）和部分荧光产额吸收谱（PFY）的测试，测试元素包括C, N, O, Na, Mg, Al等元素的K边和过度金属的L边。样品温度为室温到800℃，可以进行原位电化学条件下表征，可以通过反应装置对气/固、液/固表面进行表征。

实验方法介绍：软X射线吸收谱（Soft X-ray Absorption Spectroscopy，简称sXAS）是一种基于X射线吸收原理的谱学技术，主要用于研究材料的电子结构和化学状态。sXAS主要关注软X射线能量范围内（通常在100-2000电子伏特）的吸收现象，这个能量范围对于许多元素的内壳层电子跃迁特别敏感。根据测试方法的不同，软X射线吸收谱主要分为TEY模式，TFY模式和PFY模式，其主要区别在于探测深度不同，其中，TEY模式探测深度约为10nm，TFY和PFY约为100nm.

sXAS的基本原理涉及以下几个关键步骤：

① X射线激发：当一束软X射线照射到样品上时，特定能量的X射线可以被样品中的原子内壳层电子（如1s电子）吸收，使这些电子从内壳层跃迁到外层空位或者被电离出原子。

② 吸收边：在X射线能量达到内壳层电子结合能时，会出现一个吸收边，即X射线吸收系数的突变。这个吸收边的能量位置与原子的内壳层电子结合能直接相关，可以用来识别不同的元素和化学状态。软X射线吸收谱多观测元素谱形的变化。

③ 扩展边：在吸收边之后的一定能量范围内，X射线的吸收系数会逐渐减小，这个区域称为扩展边（Extended Edge）。扩展边的形状和结构包含了关于原子周围配位环境和电子态的信息。软X射线可以对Na,Mg和Al进行拓展边的测试。

④ 精细结构：在扩展边中，可以观察到更细微的吸收变化，称为X射线吸收精细结构（EXAFS）。EXAFS可以提供原子间距离、配位数和配位对称性等局部结构信息。

⑤ 数据分析：通过对吸收谱进行傅里叶变换等数学处理，可以从EXAFS中提取出有关原子间距离和配位环境的定量信息。通过和标样对比，可以清晰得到元素的价态信息。

sXAS是一种非常灵敏的技术，可以用于研究薄膜、纳米结构以及在复杂环境中的局部化学环境。在电池材料、催化剂和生物分子等领域，sXAS提供了一种强大的工具来探索材料的微观结构和功能。